拉曼分析仪电控系统的制作方法

1.本实用新型涉及电气系统技术领域，特别涉及一种拉曼分析仪电控系统。


背景技术：

2.拉曼光谱分析法是基于印度科学家c.v.raman所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。
3.拉曼效应也称拉曼散射，是指一定频率的激光照射到样品时，物质的分子与光子发生能量转换，使得分子中原子间化学键的振动发生不同方式和程度的改变，然后散射出不同频率的光。频率的变化决定于散射物质的特性，不同种类的原子团振动的方式是独一的，因此可以产生与入射光频率有特定差值的散射光，差值光谱就称为“拉曼光谱”。因此，拉曼光谱反映的是分子内原子间化学键的振动信息。分子中化学键的振动信息不仅反映了物质中分子组成，而且与物质的密度等物理特性有关，因此拉曼光谱可作为一种“指纹技术”用于液体和气体的智能快速检测。
4.目前的拉曼分析仪，用户端的电脑和仪器端的连接上，通常是使用两组单独的多芯信号电缆连接，分别负责控制激光器的发射和ccd的信号接收。而且激光器和ccd的供电电源都由普通的电源模块供电，其精度和稳定性都比较差。因此造成整机的测量精度和稳定性较差，且使用时的连接线复杂。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的之一在于，提供一种拉曼分析仪电控系统，从而改善现有技术中拉曼分析仪电控系统的供电精度和稳定性。
7.本实用新型的另一目的在于，提供一种拉曼分析仪电控系统，从而改善现有技术中拉曼分析仪的可靠性和方便性。
8.为实现上述目的，本实用新型提供了一种拉曼分析仪电控系统，其包括：第一通信模块，其与计算机相连接；第二通信模块，其与第一通信模块采用lora无线通讯连接，通信频率为868mhz；激光信号转换器，其将第二通信模块接收并分离出的控制信号，转换为激光控制信号；拉曼分析仪，其根据激光控制信号对待测样品进行拉曼分析后得到电信号；ccd信号转换器，其将电信号转换为数字信号，并通过第二通信模块将数字信号传输至第一通信模块；以及伺服电源，其用于为第二通信模块和拉曼分析仪供电。
9.进一步，上述技术方案中，拉曼分析仪包括：激光器，其用于发射特定波长的激光；样品池，其用于放置待测样品；光栅，其用于收集待测样品的拉曼散射光并生成光信号；以及ccd，其用于将光信号转换为电信号。
10.进一步，上述技术方案中，ccd为ivac制冷型ccd。
11.进一步，上述技术方案中，第二通信模块采用arm控制器。
12.进一步，上述技术方案中，arm控制器为stm32系列控制器。
13.进一步，上述技术方案中，第二通信模块的数据吞吐量为210dmips@168mhz。
14.进一步，上述技术方案中，第二通信模块集成有单周期dsp指令和浮点单元。
15.进一步，上述技术方案中，第二通信模块包括多通道，同时双向传输发射和接收的数据。
16.进一步，上述技术方案中，激光控制信号用于控制激光的强弱、通断、定时和延时参数。
17.进一步，上述技术方案中，伺服电源设有输出过载保护和输入过欠压保护。
18.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
19.1.通过第一通信模块和第二通信模块摆脱了线缆束缚，提高了系统的可靠性和设备连接的方便性。
20.2.采用了lora无线通讯技术，且使用其扩展868mhz频段进行通信，避免了通讯信号对拉曼光谱仪的射频干扰。
21.3.本实用新型的拉曼分析仪电控系统在封闭的室内环境中，有效通讯距离可达50m以上。
22.4.采用伺服电源，进行高稳定度、低纹波的供电，降低系统的干扰和噪声；并且提高了供电精度和稳定性。
23.5.第二通信模块采用多通道技术，将发射和接收的信号并行处理，能够简化硬件线路，提高可靠性，并降低设备成本。
24.上述说明仅为本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本实用新型的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
25.图1是根据本实用新型的一实施方式的拉曼分析仪电控系统的结构框图。
26.主要附图标记说明：
27.10-激光器，20-样品池，30-光栅，40-ccd，50-伺服电源，60-第一通信模块，61-计算机，70-第二通信模块，71-激光信号转换器，72-ccd信号转换器。
具体实施方式
28.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
29.除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
30.在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理
解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
31.在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
32.如图1所示，根据本实用新型具体实施方式的拉曼分析仪电控系统，其包括用户端和仪器端，用户端包括计算机61及其所连接的第一通信模块60。仪器端包括第二通信模块70，其与第一通信模块60之间采用lora无线通讯连接，通信频率为868mhz，由于其频率相对较低，避免了通讯信号对拉曼光谱仪的射频干扰。示例性地，在封闭的室内环境中，通讯距离可达50m。第二通信模块70接收第一通信模块60的无线数据，并将接收到的数据通过内部通道分离为控制信号传输至激光信号转换器71。激光信号转换器71能够将第二通信模块接收并分离出的控制信号，转换为激光控制信号。拉曼分析仪根据激光控制信号对待测样品进行拉曼分析，获得分析结果电信号，ccd信号转换器72将拉曼分析仪获得的电信号转换为数字信号，并通过第二通信模块70将数字信号传输至第一通信模块60。伺服电源50用于为第二通信模块70和拉曼分析仪供电，稳定度高、纹波低，从而降低系统的噪声。
33.进一步地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，拉曼分析仪包括：激光器10、样品池20、光栅30和ccd40。激光器10发射特定波长的激光，通过光纤连接至样品池20，样品池20中放置待测样品，待测样品经过激光照射后，通过拉曼效应，能够产生拉曼散射光。光栅30通过光纤连接样品池20，用于收集待测样品的拉曼散射光并生成光信号；ccd40将光栅处理后的光信号转换为电信号。示例性地，ccd40可以采用ivac型ccd，制冷温度达到-50℃，1650
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200有效像素，具有很高的灵敏度，提供模拟量形式的有效信号。伺服电源50为拉曼分析仪的激光器10和ccd40等供电。
34.进一步地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，第二通信模块70可以采用arm控制器，一方面用于接收第一通信模块60的无线数据，将接收到的数据通过内部通道分离，至后面的激光信号转换器71。另一方面用于将ccd40采集到的信号发送至第一通信模块60所连接的计算机61，由软件进行处理。第二通信模块70内部使用多通道技术，发射和接收数据能够同时双向传输。第二通信模块70可以采用stm32系列高性能控制器作为核心处理器，数据吞吐量为210dmips@168mhz。进一步地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，第二通信模块70集成有单周期dsp指令和浮点单元，用于控制激光发射信号和ccd图像信号的传输处理。
35.进一步地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，激光控制信号采用自定义的编码控制形式，用于控制激光的强弱、通断、定时和延时参数。
36.进一步地，在本实用新型的一个或多个示例性实施方式中，伺服电源50为各个模块独立供电，每部分的供电均采用低失调运放配合高精度稳压器，保证电源部分的输出具有很高的响应速度、精度和稳定性，同时具有输出过载保护和输入过欠压保护功能，充分提高系统的可靠性和稳定性。
37.前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本实用新型的保护范围。